Мы рассматриваем восприятие как процесс построения и проверки различных гипотез. Построение гипотез является также средством и целью развития науки. Но логическая структура научных и перцептивных гипотез, по-видимому, различна. Научные гипотезы по существу дедуктивны, перцептивные гипотезы индуктивны. Именно аппарат дедуктивного мышления (развившийся от картин к символам, а затем к структуре формального языка) и дал человеку ту необычайную силу, которая позволила ему уйти из разряда биологических объектов.

Работа мозга

Мозг извлекает из окружающего нас мира смысл, предсказывая события. Мы вряд ли ошибемся, сравнив мозг с вычислительной машиной. Похож ли он в чем-нибудь на машины, сделанные человеком? Если да, то на какую именно? Электронные вычислительные машины делятся на два класса: аналоговые и цифровые (впрочем, иногда машина представляет собою нечто среднее между этими двумя типами, ее так и называют "гибрид-машина"). Так вот, если мы будем рассматривать мозг как своего рода вычислительную машину, стоит спросить: какая она - "аналоговая" или "цифровая"?

Прежде чем приступить к поискам ответа, постараемся поточнее представить себе различие между двумя названными типами ЭВМ. Любопытно, что инженеры- электронщики, по-видимому, уделяют гораздо меньше внимания уточнению этих различий, чем, скажем, философы, занятые разграничением индукции и дедукции. Различие между машинами обычно определяется на языке конструкторов; однако мне кажется, что за терминами этого языка скрывается нечто, гораздо более принципиальное и важное для нас, и потому стоит как можно точнее выяснить суть этих терминов.

Иногда говорят: "Аналоговые машины работают в непрерывном режиме, а цифровые - дискретно" (отдельными шагами). Это - различие инженерного типа. Совершенно ясно, что такое различие нельзя принять в качестве определяющего. Возьмем, к примеру, логарифмическую линейку, представляющую собой подобие аналоговой машины. Движок линейки скользит вдоль набора параллельных шкал; ответ прочитывается на связке двух шкал, заданной определенным положением риски движка. Перемещения движка плавные; его риску можно поместить против любого места одной шкалы и прочесть ответ на другой. Но предположим, что мы делаем ряд пружинных "защелок" и выделяем таким образом некоторые "привилегированные" величины для каких-то специальных целей. Что же мы получили теперь? Цифровую машину? Это звучит в высшей степени нелепо. Обратим внимание на длину шагов на шкалах линейки (или любой другой вычислительной машины). Никакой механизм не работает совершенно гладко, тем не менее ясно, что малые нарушения ритма работы вряд ли превратят "аналоговую" систему в "цифровую". Дело состоит, конечно же, в том, что шаги цифровых машин соответствуют чему-то вполне определенному. Они соответствуют логическим операциям.

Слово "калькулировать" (подсчитывать) произошло от латинского слова "calculus" (камешек), которым обозначали выполнение математических операций при помощи перемещений бобов или камешков в соответствии с определенными правилами. Каждый "ход" в такой "игре" соответствовал некоторой математической или логической операции. Возможно, цифровые устройства работают шагами потому, что столь же дискретно работают и символические языки. Зато аналоговые системы могут отображать функции непосредственно, минуя стадии анализа и формализации; для получения ответов не нужна "ступенчатая" калькуляция, поэтому аналоговые системы могут быть непрерывными.

Аналоговые устройства работают очень быстро, поскольку ответ достигается прямым путем. Точность их невелика, но и грубые ошибки они совершают очень редко. Цифровые же машины могут работать с любой наперед заданной точностью, но результата они достигают медленно, если сравнить эту скорость со скоростью выполнения промежуточных операций, и, кроме того, результат может содержать значительную ошибку. Что важнее всего - цифровые машины нуждаются в аналитических схемах (своего рода "калькулюсах") и в наборах формальных правил работы, то есть в алгоритмах. Но цифровую машину можно ведь запрограммировать и на аналоговый режим работы. Поэтому разница между обоими типами машин состоит главным образом не в конструктивных, а в логических категориях. Практически существуют некоторые конструктивные особенности, отличающие машины, предназначенные для работы в цифровом либо в аналоговом режимах, но эти различия, по существу, отражают только некоторые преимущества инженерных решений для машин разного назначения.

Возвращаясь к нашему вопросу о мозге - аналоговая это машина или цифровая, - будем искать ответ, ориентируясь не на видимое устройство мозга, а на принципы его работы. Важно выяснить, придерживается ли мозг формальных правил в поисках верных решений.

Мы знаем, что соблюдение формальных правил требует применения формального языка, но мы также знаем, что к восприятию способны и животные, которые в отличие от человека не пользуются формальной речью. Это заставляет нас принять, что мозг - биологическая аналоговая система. Но с развитием или, если угодно, с изобретением языка биологическая аналоговая машина - мозг человека - обрела способность к работе в режиме цифровой машины. Это столь замечательное следствие, что мы едва ли можем по-настоящему оценить его.

По-видимому, символы, которые были вначале только изображениями знакомых вещей и ситуаций, приобрели постепенно более абстрактный характер и стали использоваться по правилам, отражающим формальную структуру языка и логики. Символы помогли "аналоговой машине" - мозгу - находить мимолетные стабильные состояния, необходимые для отображения шагов дедуктивной цепи рассуждений и расчетов. Слова стали камешками внутренних "счетов" мозга, они дали мозгу человека неизвестную ему ранее силу - дедуктивное мышление.

Все это можно высказать немного иначе и нагляднее. Используем для этого понятие ограничений. Ограничения могут быть физическими и символическими. Например, перемещения пешек и фигур в такой игре, как шахматы, связаны символическими ограничениями. Все машины до изобретения цифровых вычислительных машин работали в рамках физических ограничений, налагаемых изнутри рычагами, трансмиссиями, колесами и т. д. Искусство инженера-механика в том и состоит, чтобы создать определенные и точные ограничения, избежав в то же время помех, возникающих при слишком тесном контакте деталей. В этом деле впереди всех в течение нескольких столетий шли часовщики. Первые вычислительные машины состояли в сущности из набора шестеренок и были построены наподобие часового механизма; отличие состояло лишь в том, что эти машины можно было по-разному настраивать в соответствии с определенной задачей и они давали решение, механически имитируя символические ограничения, налагаемые задачей. Машина решала задачу, следуя тем физическим ограничениям движения собственных частей, которые ввел создатель машины. Но ведь ограничения, задаваемые машине при решении каждой отдельной задачи, определялись не просто целью ограничить движения каких-то частей машины, а логикой проблемы и формулировкой задачи. Программисты электронных вычислительных машин употребляют термины "посуда" и "начинка". "Посуда" - это сама машина; она работает в согласии с теми физическими ограничениями, которые созданы инженерами. "Начинка" - это символическая формулировка проблемы и порядок операций, необходимый для решения задачи. Машина следует этому порядку; символические ограничения, налагаемые "начинкой", реализуются благодаря физическим ограничениям машины (например, узлы машины могут работать по принципу "все или ничего" на каждом шаге каждой операции, то есть дискретно).

Программа работы машины ("начинка") составляется на специальном машинном "языке". Избираемый язык должен соответствовать конструкции машины и структуре решаемой задачи. Возможность выбора языка не всегда сильно ограничена; некоторые машинные языки узко специализированы, но есть и такие, которые одинаково хорошо применимы для решения как числовых задач, так и проблем сортировки и классификации.